2020年3月24日

深入了解皮肤形成

乍看上去

  • 研究人员发现细胞内独特的液滴如何帮助构建皮肤的外层。
  • 这项研究可能会更好地了解特应性皮炎和牛皮癣等皮肤状况。
皮肤细胞层 皮肤细胞出生后(底部),它们会穿过多个细胞层,并朝着表面(顶部)移动。inbevel / iStock / Getty Images Plus

您的皮肤对外界形成屏障。它可以保护您免受可能引起感染的有害微生物的侵害,并保持体内水分,防止脱水。

皮肤的外部屏障由称为角质形成细胞的细胞组成。这些细胞出生于基底(或内部)层。然后,它们穿过多个细胞层并向表面移动。随着角质形成细胞的传播,它们构成了屏障所需的必要成分。一旦到达外层,细胞就会展平并溢出其内含物,形成鳞片,鳞片的顶层构成皮肤的外部屏障。

当细胞到达刚好位于鳞状细胞下方的层时,它们会暂时获得称为keratohyalin颗粒(KGs)的液体状液滴。这些液滴由一种叫做丝聚蛋白的蛋白质组装而成。这种蛋白质的突变与某些皮肤状况有关,例如寻常鱼鳞病,会导致皮肤干燥,增厚。当细胞向上移动时,聚精蛋白会积聚,从而导致KG变得更大,更粘,就像胶水一样。突然,这些颗粒消失,细胞变平并形成鳞片。

洛克菲勒大学的Elaine Fuchs博士领导的一个研究小组使用人类皮肤细胞和小鼠模型研究了丝聚素在KG形成中的作用。这项研究部分由美国国立卫生研究院国家关节炎与肌肉骨骼和皮肤病研究所(NIAMS)资助。结果于2020年3月13日在线发布于 科学.

透明质酸颗粒形成通过使用基因工程的相分离传感器(绿色),研究人员能够跟踪细胞接触皮肤表面并形成鳞屑时角质透明颗粒的形成(顶部)。 Quiroz等,科学

该团队设计了编码1至16个丝聚蛋白单位的荧光标记蛋白的基因(人类有12个)。他们将这些基因插入人类皮肤细胞。他们利用活细胞成像技术发现,一种单聚铁蛋白单独分散到细胞质中,而四个或四个以上的单位可以一起形成KGs,但只能在人为的高浓度下进行。十到十二个单位似乎是有效形成液滴的最佳数量,这种液滴是在称为液相-液相分离的过程中发生的。

然后,研究人员创建了特殊的传感器来跟踪KG的形成,并将这些传感器通过遗传方式整合到小鼠皮肤细胞中。他们还集成了pH传感器。他们发现皮肤表面附近的pH值变化会导致KG液滴溶解。在溶解之前,液滴开始聚集在细胞的细胞质中,物理上扭曲了细胞的内部成分。在这些事件的两个小时内,随着pH值变得更酸性,细胞突然形成鳞片。 

“在我们的一生中,鳞屑不断从皮肤表面脱落,并被向外移动的内部细胞所替代,” Fuchs解释说。 “我们已经确定了一种机制,可以使皮肤细胞感知周围环境的新变化并非常迅速地部署指令来推动鳞状细胞的形成。”

这些发现表明,如果丝聚蛋白功能不正常,则不会发生相分离,并且在皮肤中不会形成KG。这可能会导致建立皮肤屏障的缺陷,并导致特应性皮炎和牛皮癣等疾病。

Fuchs说:“迄今为止,开发的大多数治疗方法都针对抑制免疫系统,这是针对与丝蛋白凝集素突变相关的皮肤病的治疗方法,但是我们的发现表明,我们应该更加仔细地研究屏障本身。”

-作者Tianna Hicklin博士

相关链接

参考文献: 液-液相分离促进皮肤屏障的形成。 Quiroz FG,Fiore VF,Levorse J,Polak L,Wong E,Pasolli HA,Fuchs E. 科学。 2020年3月13日; 367(6483)。 pii:eaax9554。 doi:10.1126 / science.aax9554。 PMID:32165560。

资金: 美国国立卫生研究院国家关节炎与肌肉骨骼和皮肤病研究所(NIAMS);洛克菲勒治疗发展基金;霍华德·休斯医学研究所; Burroughs惠康基金。